以价值为导向的教育、数字能力与可持续性融入药物反应与分离工程：一种创新的教学模式及其实际效果评估

《Education for Chemical Engineers》：Value-Oriented Education, Digital Competence and Sustainability Integrated into Pharmaceutical Reaction and Separation Engineering: An Innovative Teaching Model and Practical Impact Assessment

　　

摘要

本研究构建了一种系统化的教学模型，将价值导向教育、职业伦理、数字能力以及可持续发展理念融入化学工程核心课程“药物反应与分离工程”中。该模型以学科知识为核心，同时融入伦理素养、数字技能和可持续发展观念，形成四维一体化框架。研究通过对98名本科生采用问卷调查、访谈、课堂观察及学业表现评估等多种方法进行评价。结果表明，案例教学、情景模拟和基于讨论的学习方式能有效提升学生的职业伦理意识、社会责任感、数字素养、可持续发展观念以及学业成绩。这种整合设计加强了课程内容与制药工艺工程师行业需求之间的联系，符合国际工程认证标准及联合国可持续发展目标。本研究为化学与制药工程教育提供了可复制的课程整合范式，为课程设计者和教师在化学工程教育中强化伦理与可持续实践提供了实用指导，有助于培养具备伦理意识、数字技能和可持续发展观念的毕业生，以满足全球产业需求。

引言

全球工程教育正在发生深刻变革，从单纯的知识传授转向对专业能力、伦理判断力、社会责任感以及可持续发展意识的全面培养（国际工程联盟，2025；朱与李，2024）。作为支撑公共卫生、医学创新和工业安全的基石学科，现代化学与制药工程要求毕业生不仅掌握反应原理、分离过程、设备设计及系统优化知识，还要恪守严格的职业伦理，对患者安全与环境保护负责，并在工程实践中践行绿色低碳发展理念（陈等人，2025；Nezhad与Stolz，2025）。随着数字化转型的快速发展，运用仿真工具、数据分析及数字设计平台的能力已成为现代制药工程师的重要素质（Smith，2026）。与此同时，联合国可持续发展目标所提出的可持续发展要求进一步推动工程教育在技术进步、经济利益与生态影响之间寻求平衡（Mohd-Yusof等人，2026；联合国，2015）。

“药物反应与分离工程”是制药工程专业的核心课程，涵盖药物反应动力学、反应器类型选择与设计、典型分离过程（结晶、萃取、蒸馏、色谱）、工艺参数优化以及工程放大等内容。该课程具有很强的理论性、实践性和跨学科性，其教学质量直接决定了毕业生在药物研发、生产及质量控制方面的核心能力。然而，传统教学往往侧重于理论公式、工艺参数和设备结构，忽视了职业伦理、价值引导、数字能力培养以及可持续发展理念的融入（高，2023）。这样的教学模式导致学生的学习内容与工程实践需求脱节，难以培养出满足现代制药行业发展需求的复合型人才（唐等人，2025）。

近年来，强调价值塑造、能力培养和知识传授的课程创新在全球工程教育中得到广泛应用。国际研究表明，在专业课程中融入职业伦理、社会责任感和可持续发展理念，能显著提升学生的学习动机、职业认同感及工程实践能力（Snieder与Zhu，2020；Ku?，2024）。虚拟仿真、过程建模及互动平台等数字工具也能提升教学效果和学生的操作能力（Smith，2026；Sandri等人，2026）。不过，现有的干预措施大多仅聚焦某一维度，要么是伦理教育，要么是数字教学，要么是可持续发展改进，很少有研究能构建一个统一框架，系统整合价值导向、职业伦理、数字能力及可持续发展理念，用于“药物反应与分离工程”课程。此外，大多数创新方案未能与反应器设计、分离效率、工艺安全及废物最小化等化学工程核心主题建立清晰关联，尤其缺乏与学科特点相契合、自然融合且可评估的教学设计，导致其可操作性弱，推广效果不佳（傅等人，2021）。

在此背景下，本研究以“药物反应与分离工程”为载体，构建了一个“四位一体”的整合教学模型，以专业知识为主体，职业伦理与价值导向为核心，数字能力培训为支撑，可持续发展理念为指引。研究旨在解决三个核心问题：（1）从“药物反应与分离工程”课程内容中可提炼出哪些价值元素、伦理内涵、数字技能及可持续发展要点？（2）如何设计一种自然、隐性且可操作的整合教学路径？（3）如何建立多维度评价体系来验证该模型的实际效果？本研究响应了IChemE及各类认证机构对于在化学工程课程中融入伦理、可持续发展和数字技能的日益重视。其意义体现在两方面：理论上，丰富了化学工程专业课程整合教育的理论框架，明确了知识、能力、价值观与可持续发展之间的协同机制；实践中，为类似工艺工程课程提供了可复制、可推广的教学范式，帮助高校培养出能够适应全球产业发展的优质制药工程人才。

章节节选

研究对象

本研究的研究对象为常州大学制药工程专业的98名本科生，其中包括52名男生和46名女生，均为2021级学生。所有参与者均已完成有机化学、物理化学、化学原理及工程制图等先修课程，具备学习“药物反应与分离工程”所需的基本理论知识。这些学生此前均未接受过系统的整合式教学。

理论基础

本研究以三大教育理论为基础：建构主义学习理论、成果导向教育理论以及整体能力理论。建构主义学习理论认为，学生通过情境体验、互动讨论和反思实践主动构建知识和价值观，这一理论为本研究中的案例教学和情景模拟设计提供了依据（Yew与Goh，2016）。成果导向教育理论则以最终学习成果为指引，

价值元素与专业内容的整合

遵循“自然融合、隐性渗透”的原则，将三个关键的价值维度融入课程内容之中：

问卷调查结果

问卷调查的描述性统计数据见表1。学生在各维度的平均得分均超过4.0，正面评价率高于75%。其中，职业伦理与社会责任感的得分最高，为4.5分，其次是可持续发展意识，为4.3分，数字能力为4.0分，文化认同与创新精神则为3.8至4.1分。这些结果表明，整合式教学显著提升了学生的综合素养。

主要研究发现

首先，“案例-模拟-讨论”相结合的整合路径实现了价值教育与专业教学的自然融合，避免了生硬的植入方式，有效提升了学生的伦理意识与责任感。这一结果与Snieder与Zhu（2020）以及Ku?（2024）的观点一致，即隐性价值教育更为有效。这种嵌入式教学方式避免了表面化的道德说教，而是将伦理观念融入技术决策之中，这一方法得到了广泛认可。

优化策略

根据研究结果及学生反馈，提出了四项优化策略：

结论

本研究构建并验证了一种整合价值导向教育、职业伦理、数字能力及可持续发展理念的“药物反应与分离工程”整合教学模型。研究结果表明，该模型显著提升了学生的专业知识水平、伦理意识、社会责任感、数字能力以及可持续发展观念，实现了知识传授、能力培养与价值引领的有机统一。

利益冲突声明

作者声明不存在任何利益冲突。

未引用参考文献

（国际工程联盟，2025；联合国，2015；唐等人，2025；Cubos，2025；Chowdhury与Alzarrad，2026；Ojija，2024；Manoj等人，2024）

CRediT作者贡献说明

徐德峰：写作——审稿与编辑，写作——初稿撰写，可视化，验证，监督，软件使用，资源获取，项目管理，方法设计，研究实施，资金筹措，正式分析，数据整理，概念构建。

利益冲突声明

作者声明不存在任何已知的、可能影响本文研究结果的财务利益冲突或个人关系。

致谢

作者感谢参与本研究的各位学生和教师。本研究得到了常州大学2021年度教育教学研究项目（编号：GJY21020046）以及常州大学研究生教育教学改革与创新研究项目（编号：YJK2021010）的支持。

徐德峰

中国江苏省常州市常州大学药学院及生物与食品工程学院，邮编213164